Ny indsigt i, hvordan cyanobakterier regulerer zinkoptagelsen i det åbne hav

Marine cyanobakterier (blågrønne alger) er væsentlige bidragsydere til det globale kulstofkredsløb og er grundlaget for fødenettet i mange af verdenshavene. De kræver kun sollys, kuldioxid plus et panel af væsentlige elementer, herunder metaller, for at opretholde liv. Man ved dog lidt om, hvorvidt og hvordan cyanobakterier udnytter eller regulerer zink, et grundstof, der ofte anses for at være essentielt for livet.

Et tværfagligt forskerhold med fire medlemmer fra University of Warwick har identificeret et bemærkelsesværdigt effektivt regulatorisk netværk, der kontrollerer zinkakkumulering i cyanobakterien Synechococcus i det åbne hav.

Opdagelsen er beskrevet i et papir offentliggjort i dag i Nature Chemical Biology .

Dette netværk gør det muligt for Synechococcus at variere deres indre zinkniveauer med over to størrelsesordener og er afhængig af et zinkoptagelsesregulatorprotein (Zur), som kan mærke zink og reagere i overensstemmelse hermed.

Dette sensorprotein aktiverer unikt et bakterielt metallothionein (zinkbindende protein), som sammen med højeffektive optagelsessystemer er ansvarlig for denne organismes ekstraordinære kapacitet til at akkumulere zink.

Professor Claudia Blindauer fra Warwicks Institut for Kemi bemærkede, at deres "resultater indikerer, at zink er et væsentligt element for marine cyanobakterier. Deres evne til at lagre zink kan lette forbedret fosforopfangning, et makronæringsstof, der er ekstremt knapt i mange regioner i verdenshavene. Zink kan også være påkrævet for effektiv carbonfiksering."

Dr. Alevtina Mikhaylina fra Warwick's School of Life Sciences kommenterede, at "disse funktioner, der endnu ikke er rapporteret for nogen anden bakterie, sandsynligvis bidrager til den brede økologiske fordeling af Synechococcus over de globale oceaner. Vi håber, at vores resultater vil være af interesse for en bred vifte af forskere, fra biokemikere (især spormetal og bio-uorganiske kemikere), strukturbiologer og molekylærbiologer til biogeokemikere, mikrobielle økologer og oceanografer."

Dr. Rachael Wilkinson, fra Swansea University's Medical School, og professor Vilmos Fülöp, fra Warwick's School of Life Sciences, tilføjede, at "som en del af et tværfagligt projekt har strukturen af ​​Zur-proteinet tilbudt mekanistisk indsigt i, hvordan det udfører sin afgørende rolle. i regulering af zinkhomeostase i marine cyanobakterier."

Dr. James Coverdale, fra Institute of Clinical Sciences, University of Birmingham, bemærkede, at "ved at arbejde på grænsefladerne mellem mikrobiologi, analytisk, strukturel og biologisk kemi, har vores tværfaglige team forbedret vores forståelse af, hvordan uorganisk kemi påvirker livet i vores oceaner."

Professor Dave Scanlan, from Warwick's School of Life Sciences, added that "the oceans are the somewhat overlooked 'lungs' of our planet—every other breath we take is oxygen evolved from marine systems whilst around a half of the carbon dioxide fixed into biomass on Earth occurs in ocean waters. Marine cyanobacteria are key players in Earth's 'lungs' and this manuscript reveals a novel aspect of their biology, namely the ability to exquisitely regulate zinc homeostasis, a feature that has undoubtedly contributed to their ability to fulfill these key planetary functions." + Udforsk yderligere

Zinc vital to evolution of complex life in polar oceans